晚上新世以来南海北部上部水体结构变化及东亚季风演化

文章通过对南海大洋钻探 1 1 4 6站有孔虫组合及其壳体氧、碳同位素的研究 ,探讨了南海北部上部水体结构对晚上新世 (3.2～ 2 .0MaB .P .)北极冰盖的形成、扩大的响应。浮游有孔虫混合层和温跃层属种相对百分含量的变化 ,Globigerinoidessacculifer,Pulleniatinaobliquiloculata和Cibicidoideswuellerstorfi种间碳同位素的差值 ,以及底栖有孔虫内生种含量的变化表明 :3.2～ 2 .0MaB .P .期间南海北部混合层、温跃层浮游有孔虫属种的百分含量主要受表层海水温度、生产力变化的控制 ;2 .7MaB .P .前后该区表层海水混合程度、生产力增加 ,上部海水垂直交换增强 ,反映了南海北部上部水体结构变化对北极冰盖的形成、扩张 ,以及东亚冬季风强化的响应     

中国南海沉积物中有孔虫的氧同位素研究

317-82-25和NS86-43孔岩芯分别取自南海北部和南海南部海底表层沉积物,V24-134孔岩芯取自菲律宾东苏禄海。通过对浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloc(?)-late、Globorotalia menardii 和Neogloboquadrina dutertrei 的氧同位素分析,建立了氧同位素阶段,表明约60000年以来南海沉积物中有孔虫的氧同位素变化与世界各大洋相似,但有较大的变化幅度。这种差异可能是南海海水温度在冰期—间冰期较大幅度变化的结果。南海沉积速率明显大于远洋沉积速率,说明南海沉积物主要是陆源的。     

南海西部浮游有孔虫记录的MIS 3期表层海洋环境变化

对南海西部越南岸外上升流区17954-2站浮游有孔虫属种组合变化、浮游有孔虫氧同位素、AMS14C测年的分析以及浮游有孔虫表层海水温度、温跃层转换函数的研究结果表明:在MIS3期,南海西部表层海水温度大体呈现暖-冷-暖的变化趋势;温跃层深度由浅到深阶段性变化;短时间尺度上温度与温跃层发生幅度较大的快速变化。暖事件（IS）对应于浮游有孔虫暖水种、混合层属种含量的增加,冷水种、温跃层属种含量的减少以及冬夏SST的升高;冷事件则与之相反。表层海水生产力亦大致呈现3个阶段（61～51ka,51～42ka和42～32ka）的变化,在千年尺度的快速气候事件中,暖事件对应浮游有孔虫生产力属种含量降低,冷事件对应升高。此外,在MIS3内部分暖事件（IS6和IS11～13）表现出表层海水温度降低,温跃层深度变浅和表层海水生产力升高的状况,表明该区此时上升流的存在,其形成原因推测是由于东亚夏季风加强的结果。     

南海北部晚更新世以来的古海洋环境演化特征——来自N-31柱样的沉积记录

对南海北部N-31柱状样沉积物进行了浮游有孔虫定量分析鉴定、氧碳同位素、碳酸盐含量和粒度测试以及AMS14C测年,并采用古生态转换函数计算了表层海水古温度和温跃层深度,揭示了该海区约55 ka以来的古海洋环境特征.转换函数计算的表层海水古温度结果表明,夏季温度的变化范围为27.0～29.6℃,变化幅度为2.6℃,冬季温...     

南海北部5万年来的表层海水盐度及东亚季风降水

为了探讨末次冰期以来南海北部区域降水变化对东亚夏季风强度变化的响应,利用南海北部191PC柱状样有孔虫壳体氧同位素和镁钙比值.重建了过去5万以来的表层海水温度和海水氧同位素变化.通过分析南海北部淡水收支的主要影响因素,认为夏季风降水是本研究站位海水盐度的主要影响因素,而海平面变化导致的冲淡效应变化并非主导因素.基于此前...     

南海北部一百万年以来的表层古生产力变化：来自ODP1144站的蛋白石记录

通过南海北部ODP 1144站蛋白石含量测定及其堆积速率的计算,并结合氧同位素记录等相关资料,获得南海北部1050ka以来高分辨率的表层古生产力变化与冰期旋回和东亚季风的关系。约900ka以来,蛋白石含量及其堆积速率较900ka以前明显增加,反映了“中更新世革命”事件之后,全球气候变冷,并导致表层生产力的提高。由于第四纪冰期旋回中的冬、夏季风的加强,加上1144站特殊的地理位置,使该站在冰期时表层生产力增加,间冰期时表层生产力降低。浮游有孔虫氧同位素记录与蛋白石含量及其堆积速率的时间序列频谱分析结果显示,三者均出现了相对应的偏心率周期、斜率周期和岁差周期,说明该站表层生产力的变化主要受地球轨道周期的驱动。     

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

晚上新世以来南海北部深部水团演化

对南海北部大洋钻探184航次1146站晚上新世以来底栖有孔虫属种组合的Q型因子分析, 发现底栖有孔虫组合以2.1Ma, 1.5Ma和0.7Ma为界, 分为Stilostomella-Globocassidulina subglobosa-Nodogenerina, Bulimina alazanensis, Uvigerina perigrina和Melonis barleeanus-Globobulimina affinis-Bulimina aculeata4个组合.结合底层水溶解氧含量和浮游、底栖有孔虫碳同位素分析, 认为底栖有孔虫组合的变化是南海底层水影响所致, 以及南海北部表层和底层海水营养盐含量变化的共同结果.      

末次冰期以来南海北部物源及古环境变化的有机地球化学记录

文章在AMS～14C定年的基础上建立了南海北部MD05-2905钻孔（20°08.17′N,117°21.61′E）末次冰期以来有机地球化学记录的时间序列,利用其中的正构烷烃、甾醇和烯酮等有机分子标志物对南海北坡25ka以来沉积物物源、气候环境变化进行探讨。长链正构烷烃总含量和浮游植物标志物总含量表明25.0～14.5kaB.P.时段南海北部沉积物中陆源物质输入、海洋初级生产力浮游植物输入均较高,14.5～8.5kaB.P.时段迅速降低,全新世8.5kaB.P.之后稳定在较低水平。末次冰期海平面低,陆架出露面积大,陆源物质搬运至沉积地点的距离短,强盛的冬季风及其驱动的洋流有利于大量的陆源物质搬运至该沉积地点;14.5kaB.P.,对应于MWPIa时期,陆源物质输入迅速减少,海洋初级生产力的迅速降低,印证了此时海平面的快速上升。C31/C17物源参数表明陆源物质输入和海洋内生源输入在25.0～14.5kaB.P.时段和14.5～8.5kaB.P.时段分别占据了主要地位,这表明海平面变化对陆源物质输入影响可能更大;全新世8.5ka之后,陆源、海洋内生源输入交替占据主要地位,这可能与东亚季风增强有关。从有机分子标志物研究来看,海平面的变化对陆源物质输入及总海洋初级生产力可能均有重要控制作用,但海洋初级生产力中某些藻类如硅藻可能受控于不同的气候因素。C28甾醇含量指示硅藻在MWPIa和MWPIb时期大量增多,这可能是14.5～8.5kaB.P.海洋内生源输入相对较多的重要原因,同时,对11.0～8.5kaB.P.时段的碳酸钙低值事件可能有一定贡献,但其对海陆环境的响应还有待于进一步研究。     

南海北部近6 Ma以来中层水体演化的底栖有孔虫证据

本文对南海北部陆坡SH7B孔底栖有孔虫群落结构组成及壳体氧碳同位素值变化特征进行研究,旨在了解该区晚中新世以来的中层水体演化历史。利用因子和聚类分析对该钻孔128个样品中的35个底栖有孔虫优势属种的相对百分含量数据进行统计分析,识别出4个组合:Globocassidulina subglobosa-Stilostomella spp.（Gs-St）,Chilostomella mediterranensis-Globobulimina spp. (Cm-Gl),Hoglundina elegans-Pyrgo spp. (He-Py),Melonis affinis-Pyrgo spp. (Ma-Py)。晚中新世晚期至上新世早期（5.8~2.8 Ma）相对高海平面温暖期,SH7B孔底栖有孔虫为相对稳定的Gs-St组合,反映了低到中等营养物质供给的低氧水体环境。其中5.8~3.79 Ma底栖有孔虫壳体碳同位素偏负和强烈的碳酸盐溶解现象在全球其他海区均有发现,指示当时南海北部陆坡底层水体低氧环境可能受到因全球大洋环流格局变化影响的太平洋偏腐蚀性的缺氧中层水体影响。3.79~2.8 Ma底栖有孔虫丰度和喜氧类表生种含量逐渐增加,指示水体流通性趋于增强,水体氧含量稍有增加。晚上新世2.4 Ma以来,底栖有孔虫组合与氧碳同位素值波动变化频繁,反映了中等到高表层输出生产力的富氧到缺氧中层水体环境,南海北部陆坡底栖有孔虫的分布主要受陆源有机质输入量的多寡和南海中深层水体的循环状况共同控制。     

南海北部上新世晚期东亚冬季风增强的同位素和有孔虫证据

对南海北部大洋钻探ODP1 1 48站进行稳定同位素和有孔虫分析 ,采用多种替代性指标 ,追溯上新世晚期以来东亚冬季风的演变。发现约 3 1～ 2 2MaB .P .之间 ,浮游有孔虫Globigerinoidesruber的δ13C值显著降低 ,而Neogloboquadrinadutertrei的相对丰度明显增大 ,指示冬季风急剧增强 ,并伴随表层海水温度的降低和古生产力的增高。此后 ,冬季风还有几次明显的增强 ,特别是在约 1 7MaB .P .,1 .3MaB .P .,0 .9MaB .P .,0 .6MaB .P .和0 2MaB .P .。     

中更新世气候转型期南海北部和南部的气候变化差异

选取大洋钻探ODP184航次在南海北部采集的1144站为研究材料,通过分析中更新世0.4～1.4Ma期间506个样品中浮游有孔虫氧、碳稳定同位素的变化特征,并与南海南部ODP 1143站和西太平洋暖池ODP 807站的同位素资料进行比较,发现南海北部的氧、碳稳定同位素及其差值的变化响应中更新世气候转型事件,在中更新世距今约0.9Ma之后100ka的偏心率周期明显增强。在中更新世气候转型之前,南海北部、南海南部和赤道西太平洋都呈现出典型的热带气候特征,具有岁差和半岁差的气候周期;转型之后,随着北半球冰盖的进一步扩张,南海北部受东亚冬季风增强的影响而导致温度下降、温跃层变深,但南海南部与赤道西太平洋的温度变化较小且温跃层变浅,说明同属季风区的南海北部和南部对气候变化的响应有所不同。     

南海的氧同位素3期

以南海北、西、南部3个沉积速率相对较高而且连续的沉积柱状样MD2904,MD2901和MD2897为基础,通过粒度、碳酸盐、有机地球化学和元素分析,并综合前人研究成果,对南海MIS3期进行探讨。结果显示,南海MIS3是末次冰期中的弱暖期,海水表层古温度比相邻的MIS2和MIS4期略高,但是明显比MIS1和MIS5期低。MIS3的最大特点就在于其气候的不稳定性,发生了多次气候快速变化事件。在格陵兰冰芯中记录的千年尺度快速气候变化事件（D/O事件和Heinrich事件）基本上在南海北、西、南部都有响应,具有与全球同步的特征。南海MIS3古生产力都显示出较高的特点,这与东亚季风有着密切的关系,北部主要受冬季风影响,西部和南部主要受夏季风影响。南海南部MIS3表现出比MIS5更高的古生产力和更强的夏季风强度,这一特点有待更进一步深入研究。     

南海北部中新世以来粘土矿物特征及东亚古季风记录

应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM) 和X射线能谱(EDS) 分析技术对南海北部ODP1146站中新世以来(~20 Ma) 粘土矿物的组成、结晶学特征、微形貌和化学成分进行了研究, 分析了粘土矿物的物质来源及其记录的东亚季风演化历史.1146站粘土矿物组合的总体特点是以伊利石和蒙脱石为主, 高岭石和绿泥石含量较低.物源分析表明, 1146站蒙脱石主要来自于吕宋岛, 伊利石和绿泥石来自于珠江和台湾(长江), 而高岭石则主要来自于珠江.1146站的粘土矿物不仅被南海周围物源的同时代气候所控制, 而且为相互消长的不同传输作用(表层洋流) 的强度所影响.1146站(伊利石+绿泥石) /蒙脱石比值可以用来作为东亚季风演化的矿物学标志.指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在15 Ma、8 Ma和3 Ma左右发生了3次显著加强, 结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比.青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这3次加强.      

Characteristics of Clay Minerals in the Northern South China Sea and Its Implications for Evolution of East Asian Monsoon since Miocene

Clay mineral assemblages, crystallinity, chemistry, and micromorphology of clay particles in sediments from ODP Site 1146 in the northern South China Sea (SCS) were analyzed, and used to trace sediment sources and obtain proxy records of the past changes in the East Asian monsoon climate since the Miocene, based on a multi-approach, including X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS). Clay minerals consist mainly of illite and smectite, with associated chlorite and kaolinite. The illite at ODP Site 1146 has very well-to-well crystallinity, and smectite has moderate-to-poor crystallinity. In SEM the smectite particles at ODP Site 1146 often appear cauliflower-like, a typical micromorphology of volcanic smecites. The smectite at ODP Site 1146 is relatively rich in Si element, but poor in Fe, very similar to the smectite from the West Philippine Sea. In contrast, the chemical composition of illite at ODP Site 1146 has no obvious differences from those of the Loess plateau, Yellow River, Yangtze River, and Pearl River. A further study on sediment source indicates that smectite originates mainly from Luzon, kaolinite from the Pearl River, and illite and chlorite from the Pearl River, Taiwan and/or the Yangtze River. The clay mineral assemblages at ODP Site 1146 were not only controlled by continental eathering regimes surrounding the SCS, but also by the changing strength of the transport processes. The ratios of (illite+chlorite)/smectite at ODP Site 1146 were adopted as proxies for the East Asian monsoon evolution. Relatively higher ratios reflect strongly intensified winter monsoon relative to summer monsoon, in contrast, lower ratios indicate a strengthened summer monsoon relative to winter monsoon. The consistent variation of this clay proxy from those of Loess plateau, eolian deposition in the North Pacific, planktonic, benthic foraminifera, and black carbon in the SCS since 20 Ma shows that three profound shifts of the East Asian winter monsoon intensity, and aridity in the Asian inland and the intensity of winter monsoon relative to summer monsoon, occurred at about 15 Ma, 8 Ma, and the younger at about 3 Ma. The phased uplift of the Himalaya-Tibetan plateau may have played a significant role in strengthening the Asian monsoon at 15 Ma, 8 Ma, and 3 Ma.     

南海北部1144站中更新世浮游有孔虫的千年尺度古气候记录

南海北部ODP1144站中更新世气候转型时期的浮游有孔虫在千年尺度上以高频率变化为主要特征.冰期旋回主要周期在0.9Ma由41ka转变为100ka, 浮游有孔虫组合也随冰期旋回出现大量的冷水种.据转换函数得出的表层水降温高达10℃发生在0.9~0.6Ma间的转型过渡期, 跨越MIS22、20、18、16四大冰期.同时, 温跃层深度呈阶梯式变浅, 在MIS20上升至65m左右.所以, 南海北部上层水体环境在中更新世气候转型期出现比末次冰期更重的δ18O值, 温跃层变浅, 深水种含量降低或消失, 突出了边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号.南海南北部的环境差异与东西太平洋的差异, 共同表明低纬过程在气候变化中的重要性.      

西菲律宾海末次冰期以来的浊流沉积及其古环境意义

菲律宾海西部吕宋岛岸外MD98－2188钻孔揭示末次冰期以来发生过数次浊流沉积事件。研究发现浊流沉积层具有密度高、颜色亮度大等物理特征,含有较多粗沉积组分和翼足类化石碎片,说明其来源于浅海沉积物。本文运用AMS 14C测年和浮游有孔虫氧同位素建立精细的年龄模式,发现浊流沉积层段主要与末次盛冰期、冰期Heinrich变冷事件以及氧同位素4期等低海平面时期相对应,推测与千年尺度北半球气候冷期相关的海平面快速上升可能是西菲律宾海浊流沉积的触发原因。这对于认识快速气候变化的环境后果和开展西菲律宾海晚第四纪地层划分对比都有重要意义。     

爪哇海末次冰盛期以来的季风与穿越流活动记录

文章通过SHI9034岩芯氧同位素曲线、AMS¹⁴C测年、浮游有孔虫组合及其所反映的温盐变化特点,并与爪哇海北部的SHI9006岩芯对比研究,获得如下认识:末次冰期21～15kaB.P.阶段,爪哇海区东南季风强而西北季风微弱,气候冷干,混合层薄,生物生产力高;15～10kaB.P.和10～7kaB.P.阶段由于海平面迅速上升,望加锡海峡和龙目海峡通道变宽,出现较强的表层穿越流活动;早全新世东南与西北季风都有增强,说明当时研究区气候有着更强的季节性;7～3kaB.P.阶段,爪哇海北部的穿越流主要在温跃层水中传输,到达爪哇上升流区时,上升至表层,使得混合层增厚,同时也抑制了上升流活动;约3kaB.P.以来,研究区穿越流活动表现与现代相近的性质,主要在温跃层水中传输。